El exclusivo club de los planetas enanos

 

Desde el 24 de agosto de 2006 existe un pequeño grupo de astros a los que la Unión Astronómica Internacional denomina planetas enanos. Concretamente en la actualidad son 5: Ceres, Plutón, Eris, Makemake y Haumea. Podría decirse que los tres primeros son socios fundadores del club, y los otros dos se incluyeron respectivamente en julio y septiembre de 2008.

Tamaños relativos de los 5 planetas enanos. Solo las imágenes de Plutón y Ceres son reales, siendo las otras 3 representaciones artísticas.

Pocas veces se puede ser testigo de unos cambios radicales en los conceptos, descubrimientos o definiciones de grupos de astros en el sistema solar. Recuerdo con todo detalle lo que me llegó en aquellos dos veranos con relación a los planetas enanos y las circunstancias que lo rodearon. 

Y como parece que los planetas enanos son para el verano, puede ser el momento ahora de hablar sobre ellos.

Quiero aclarar un poco el tema porque a veces se habla de planetas enanos, refiriéndose a otros astros que oficialmente no lo son. Actualmente hay 5 y solo 5.

No es que antes estos astros no se conocieran, pero en ese momento se decidió crear este grupo como una consecuencia de la discusión sobre el status de Plutón, para que al quitarle la categoría de planeta pudiera incluirse en un grupo significativo y reducido, y no dejarlo como uno más de los miles e incluso posiblemente millones de pequeños astros que constituyen el cinturón de Kuiper, ese segundo cinturón de asteroides, en este caso helados, que se encuentran más allá de Neptuno.

Órbitas y posiciones actuales de los 5 planetas enanos (y de Neptuno como referencia).
Se ha representado su proyección sobre la eclíptica, por lo que según la inclinación de cada órbita el Sol puede quedar lejos del foco de las elipses.

Solo con ver sus órbitas, queda claro que realmente no importaba mucho cuales debían ser las características de un astro para que quedara incluido en este grupo sino que lo importante era que Plutón debía cumplirlas. Incluso la situación de Ceres desentona claramente con las demás.

Las condiciones que debe cumplir un astro para ser planeta enano son:

1- Estar en órbita alrededor del Sol, no siendo un satélite de un planeta ni de otro cuerpo no estelar.

2- Tener suficiente masa para que su propia gravedad haya superado la fuerza de un cuerpo rígido, de manera que adquiera un equilibrio hidrostático.  Esta palabrería significa que en condiciones normales debe tener una forma casi esférica. Por cierto, Haumea no la tiene aunque es debido a su rápida rotación.

3- No haber limpiado la vecindad de su órbita, es decir que la comparte con otros objetos.

Esta última condición es la que oficialmente determinó el que Plutón fuese un planeta enano y no un planeta, y no deja de ser curioso el hecho de que el que sea enano o no lo sea no venga determinado por su masa o tamaño (segunda condición) sino por algo tan extraño como ser capaz de limpiar o no (tercera condición)

Esta última condición, que tiene una formulación extraña, se inspiró en la degradación de Ceres a mediados del siglo XIX cuando se fueron descubriendo numerosos asteroides con órbitas similares.

Pero no deja de ser curioso que el mismo Júpiter tiene asteroides en su propia órbita (los llamados troyanos y que en los últimos años se han descubierto centenares de miles de ellos) lo que llevaría a la paradoja de llamarle "planeta enano" al más grande de todos los planetas. Por ello se ha sustituido lo de "haber limpiado" por "dominar gravitatoriamente su órbita" ya que la dinámica de estos asteroides está totalmente condicionada por la gravedad del planeta. No obstante, también se han descubierto asteroides coorbitales con la Tierra y otros planetas, y el único argumento que queda para no incluirlos entre "los enanos" es que el porcentaje de masa de éstos asteroides respecto al planeta es muy inferior al que puede haber en el caso de los cinco protagonistas de hoy.

Aunque la masa de los asteroides troyanos sea proporcionalmente muy inferior a la de los del cinturón principal donde se encuentra Ceres, en la definición de planeta enano nunca se ha hablado de porcentajes. 

Ahora que se descubren continuamente nuevos exoplanetas, para generalizar la definición fuera del sistema solar (como si eso tuviese algún sentido) en ocasiones se sustituye la primera condición por: Estar en órbita alrededor de una estrella similar al Sol.

Lo sorprendente del caso es (tal como se ha citado con Plutón) que la condición para que un planeta sea enano no es que sea pequeño, como la lógica parece indicar, sino que “haya limpiado su órbita”. Debería llamarse “planeta limpio” o limpiador.

En cualquier caso puede haber otros astros que cumplan esas condiciones y ya se han encontrado varios candidatos; pero una vez enfriada la discusión y el debate sobre Plutón, tampoco parece que haya demasiado interés en analizar a fondo las características de estos astros y la posibilidad de incluirlos en el grupo, como tampoco la de cuestionar si otros planetas podrían ser "enanos" por la condición 3, como se ha dicho.

Características de cada uno de "los cinco": 

Ceres

Fue descubierto la primera noche del siglo XIX por el italiano Piazzi, que en principio pensó que se trataba de un cometa. Durante unos 50 años se le consideró planeta y luego asteroide. Una semana de agosto de 2006 se dio por hecho que recuperaría la categoría de planeta, y finalmente tiene el doble estatus de asteroide y planeta enano, tal como se ha dicho. Sin duda es el astro que más veces ha cambiado de categoría.

Su diámetro no llega por poco a los 1000 kilómetros por lo que es el más pequeño de los planetas enanos, pero el más grande con diferencia de los asteroides del cinturón principal. Hay otros astros transneptunianos de mayor tamaño que Ceres, pero su baja densidad hace que no sean redondos y por ello no se consideran planetas enanos.

Imagen de Ceres obtenida por la sonda Dawn

Plutón

Descubierto en 1930 por Clyde Tombaugh, considerado como planeta durante 76 años, es el verdadero protagonista de esta historia y por la discusión sobre su status se definió este grupo de astros.

Su diámetro es de 2377 km y tiene al menos 5 satélites (2 descubiertos en agosto de 2005, y otros 2 en 2011 y en 2012), siendo Caronte (1978) el más grande con diferencia.

Plutón, en una imagen obtenida por la sonda New Horizons

La mecánica celeste vista desde Plutón es muy llamativa y la recogí en “Un lugar con un cielo muy especial”. Si no lo leíste, te lo aconsejo vivamente.

Los otros 3 fueron descubiertos por equipos dirigidos por Michael Brown.

Eris

Fue el culpable de la destitución de Plutón. Encontrado en enero de 2005 y comprobado que era más grande que éste (ahora se sabe que en tamaño no lo es, con un diámetro de 2326 km , pero sí en masa), parecía que debería ser un planeta y que eso se decidiría en la asamblea de la UAI de 2006, pero finalmente ante el posible aumento futuro del número de planetas de manera exagerada al descubrirse nuevos astros, se decidió crear el nuevo grupo, en el que también se incluyó a Plutón por ser más pequeño que Eris.

Sus descubridores le dieron el nombre de Xena, pero finalmente se le llamó Eris por ser ésta la diosa de la discordia en la antigua Grecia y haber producido la discordia entre los astrónomos partidarios y detractores de degradar a Plutón. Tiene al menos una luna, a la que se le ha llamado Disnomia.

Eris y Disnomia en una foto captada por el telescopio Hubble, y una imagen artística de Eris.

Haumea

Parece ser que aunque en 2005 fue encontrado por Brown, un año antes ya había sido descubierto desde el observatorio de Sierra Nevada por José Luis Ortiz. Surgió la controversia porque se dijo que estos habían utilizado algún dato previo del otro equipo, hubo algunas vicisitudes en la presentación del nuevo astro, y actualmente la UAI no ha designado quien es el descubridor oficial.

Tiene una forma notablemente alargada con 1900 x 1300 km y no es eso lo más excepcional, ni sus 2 satélites sino que a modo de Saturno, está provisto de un anillo.

Imagen obtenida por el telescopio espacial Hubble donde se aprecian los dos satélites, y una representación artística con el anillo

Makemake

Descubierto en marzo de 2005, tiene un diámetro de 1430 km, un satélite conocido, y su extraño nombre procede de la mitología Rapa Nui (de la isla de Pascua)

Makemake y su satélite, captados por el Hubble

Por completar la confusa nomenclatura, existen otros términos que incluyen a algunos de estos astros: los plutoides y los plutinos

El término ”plutoide” incluye a los planetas enanos que están situados más allá de la órbita de Neptuno  es decir que se exceptúa a Ceres y quedan los otros 4.

Parece una definición absurda porque incluso con posibles futuros descubrimientos un plutoide es y será "un planeta enano distinto de Ceres", ya que no se encontrará ningún otro dentro de la órbita de Neptuno. Quizás para compensar, Ceres conserva un doble estatus de asteroide y planeta enano.

Algo similar se intentó con Plutón años antes de su degradación: que fuese simultáneamente planeta y asteroide, pero sus defensores no lo aceptaron y al final fue peor.

Por otra parte el de  los "plutinos" es otro término que pudiera llevar a confusión y caracteriza a los astros que al igual que Plutón, están en resonancia 3:2 con Neptuno, es decir que por cada 3 vueltas alrededor del Sol que da Neptuno, éstos dan 2. En este caso hay más astros con esta característica, pero  no son planetas enanos, paradógicamente por su pequeño tamaño. El primero fue descubierto en 1993.

Todo esto no deja de ser curioso, cómo se ha utilizado el nombre de Plutón para designar a estos grupos de astros...

Ni los plutoides, ni los plutinos tienen mucho sentido, y lo de planeta enano tampoco.

Se puso “planeta enano”, para que apareciera la palabra “planeta” al referirse a Plutón, y en las otras acepciones, evidentemente también. Para que el agraviado y destituido Plutón aparezca como referencia repetida en las diferentes nomenclaturas.

DART llega a su destino

 Esta próxima madrugada del 26 al 27 de septiembre de 2022 a las 23:14 T.U. la nave del proyecto DART chocará con el asteroide Dimorphos al objeto de evaluar el efecto que un impacto de este tipo pueda tener en la trayectoria del asteroide y poder utilizar este método en el caso de que uno de estos objetos se dirigiera hacia la Tierra.

Ilustración de John Hopkins   APL/NASA

Para medir mejor esta desviación se ha elegido un pequeño asteroide que es satélite de otro mayor llamado Didymos, con lo que será relativamente fácil valorar el cambio en la órbita de Dimorphos a su alrededor, mucho más que el de la amplia órbita de cualquier asteroide en torno al Sol.

A pesar de la coincidencia en el tiempo de este tema con el de la oposición de Júpiter, pensé escribir también sobre DART, pero he comprobado que ya lo hice en diciembre del año pasado, poco después del lanzamiento.

Puedes verlo en este enlace,

Pero por si no te apetece lincarlo, copio aquí algo llamativo de aquel artículo: la simulación que hice para visualizar el recorrido de la nave, la Tierra y el asteroide, donde se aprecia que Dart ha viajado durante 10 meses casi al lado de nuestro planeta, del cual solo se ha alejado 11 millones de kilómetros (como se ha recogido en casi todas las noticias) pero en realidad ha recorrido más de 500 millones de km en una órbita alrededor del Sol.

Y si quieres emoción en directo,  en este otro.

Si luego hubiera algo importante lo añadiría aquí mismo

Actualización el día después

Parece que la misión ha cumplido su primer objetivo, y a la hora prevista ha impactado con el asteroide Dimorphos. Por si no hubieras visto las imágenes, aquí está el vídeo de los últimos 45 segundos.

Otro vídeo, obtenido "desde fuera" por el proyecto ATLAS que recoge el impacto y los instantes posteriores, puede verse en este enlace.

La cantidad de material lanzado en dirección opuesta a la nave (hacia la izquierda) tras el impacto es indicativa del éxito de la misión y de alguna manera permite evaluar el efecto del choque. Solo falta comprobar en cuánto se habrá modificado la órbita de éste en torno a Didymos, midiendo su periodo, lo que llevará un tiempo.

Actualización 11-10-22

La misión DART ha sido un éxito. Si las estimaciones optimistas esperaban que el impacto reduciría en unos 10 minutos el periodo orbital de Dimorphos que era de 11 horas y 55 minutos,  la realidad es que lo ha hecho en nada menos que en 32 minutos, lo que supone que ha alterado su trayectoria acercándolo 35 metros a Didymos.

Por tanto el método del impacto puede ser válido, adecuándolo a las características de un posible asteroide que se pudiera dirigir hacia el tercer planeta.

Aún hay que realizar estudios sobre la composición del asteroide o su estructura, para evaluar la eficiencia de la transferencia de la cantidad de movimiento en el choque, que ha producido una cola formada por los escombros que salieron despedidos, como se recoge en esta imagen:

El asteroide Dimorphos tras el impacto. NSF NOIRlab

 

Dos temas curiosos que se repiten

 En estas fechas veraniegas suelen surgir noticias llamativas o extrañas, que en ocasiones vuelven a repetirse al año siguiente.

En este caso voy a recoger dos ejemplos, de temas de los que precisamente ya hablé el pasado año y que han vuelto a las portadas de los medios o de las redes sociales: El vídeo de la luna enorme y la aceleración de la rotación de la Tierra.

Son dos cosas que no tienen nada que ver, incluso una de ellas es científica mientras la otra es un auténtico despropósito, pero su difusión ha coincidido en el tiempo y he decidido ponerlas juntas ya que por separado serían muy poquita cosa. Como digo, ya he hablado de cada una de ellas pero añadiré algún detalle más.

Como estos días me están preguntando sobre ambas, aquí van las dos.

El vídeo de la Luna enorme

En el primer caso, que se ha difundido también este año por whatsapp, ahora como novedad aparece previamente una persona describiendo el fenómeno, soltando una mentira tras otra, y no se entiende la poca seriedad o falta de criterio de ese hombre poniendo su imagen con tal despropósito. 

Aquí lo que escribí yo el año pasado 

Ni el tamaño de la Luna, ni la trayectoria hacia la izquierda, ni el giro del satélite, ni el rapidísimo cambio de fase, ni la repetición del fenómeno todos los años, ni la relación del perigeo lunar con la velocidad de la Tierra… nada de eso es posible.   

Y un comentario que ya recogí pero que me parece lo más importante: La realización del vídeo es magnífica y las imágenes preciosas. Es una pena que alguien que domina esa técnica, en vez de ilustrar aspectos absurdos no se dedique a recoger situaciones reales que podrían ser muy didácticas.

La rotación de la Tierra se acelera

En este caso se trata una noticia en general correcta, que además aporta nuevos datos de este año, pero con un detalle erróneo que ha aparecido en numerosos medios ratificando lo que se publicó el año pasado. La novedad es que se ha batido el récord de la rotación más corta (el pasado 29 de junio tardó en girar 1.59 milisegundos menos del standard), cuando el anterior estaba en 1.46 el 19-7-2020)

Si desde 1972 hasta 2019 la rotación se había ido ralentizando y a causa de ello se habían implantado hasta 27 segundos intercalares, a partir de 2020 había cambiado la tendencia, y confirmado en 2021 , ahora con el récord de la rotación más corta parece que la nueva tendencia continúa y posiblemente habrá que poner un segundo intercalar negativo si sigue en esta medida unos 4 años más,

Globalmente los tres últimos años (2020, 2021 y de momento 2022) han tenido adelanto, pero estamos solo al nivel de 2018

Pero las noticias siguen cayendo en el error de decir que tardó 1.59 milisegundos menos que las 24 horas o que los 86400 segundos.

Hoy mismo (8 de agosto) el día dura 7.5 segundos menos de las 24 horas, pero eso no es la rotación. Se confunde día solar (24 horas) con día sidéreo (23h 56m) que es la rotación

Lo de las 24 horas no es correcto. Una rotación dura 23 horas y 56 minutos

Todo esto, junto a los datos de estos pasados años, lo expliqué en este post

Este último enlace trataba sobre el tema pero no era el mío. Disculpas por el error, que ya está corregido.

Por añadir algún dato nuevo, a mediados de año, y más concretamente en el mes de julio es cuando se dan los días más cortos, como puede apreciarse en el gráfico anterior y en este otro de timeanddate.com, con las fechas de los distintos "records", y ello parece que se debe a influencia de las condiciones climáticas.

Se ha hablado también de los problemas que podría tener con algunos aparatos electrónicos la aceleración de la rotación y como consecuencia el implantar un segundo intercalar negativo, pero no hay que preocuparse.

No hay problemas con el GPS. La variación actual (acelerando) es mucho menor que la de años anteriores (frenando) y en cuanto al segundo intercalar si se quitara, el GPS no tiene en cuenta esos segundos. Tampoco los teléfonos móviles deberían tener mayor problema porque es más fácil gestionar un segundo intercalar negativo que uno positivo, y ambas posibilidades ya estaban previstas desde 1972

Mañana no nos caerá ningún asteroide encima

A pesar de que la posibilidad de que uno de esos astros impactara contra la Tierra el viernes 6 de mayo había sido difundida ampliamente, la noticia es falsa.

Si solo quieres conocer la realidad de esta historia pasando de tecnicismos, puedes leer directamente la conclusión final.

En pocos días alguien rectificó cambiando radicalmente el titular de la noticia, pero siempre lo que queda es lo más llamativo.

Estas dos noticias son de enero de 2021, y la segunda rectifica a la primera (probablemente ante el posible desprestigio para la publicación alguien con más autoridad recriminó al periodista que la sacó)

Posteriormente la volvieron a publicar, pero rectificando aún más y admitiendo su error. Los nuevos datos descartaban el choque:

Ha sido a partir del pasado mes de marzo, al irse acercando la fecha clave, cuando ha corrido por las redes sociales y el tema del impacto se hizo viral, difundido a veces con mucho humor:

Ya he hablado más de una vez sobre este tema porque con frecuencia aparecen estas noticias en los medios (Aquí con algún toque de humor,  y en esta otra entrada, más en serio), pero en esta ocasión ha tenido una amplia difusión y mucha gente me sigue preguntando, por lo que he decidido aclararlo:

Lo primero que llama la atención es que se afirma que “La NASA dice…”. Pero esta frase es muy frecuente y cuando una noticia comienza con esta coletilla suele ser mentira. La NASA nunca ha dicho eso. Incluso en este caso, parece que no hay ninguna comunicación oficial de la agencia espacial que se refiera al asteroide 2009 JF1, al que le ha tocado en este caso aparecer en los titulares alarmistas. 

Toda esta historia se refiere a uno de los centenares de asteroides clasificados como potencialmente peligrosos, pero su calificativo simplemente indica que debemos vigilarlos por si en alguna ocasión pudieran acercarse. Y actualmente no hay ninguno de tamaño preocupante cuya órbita le lleve a impactar con nuestro planeta en este siglo.

Por otra parte el supuesto choque de mañana ya ha sido desmentido en muchos foros.

Entonces, ¿Por qué ha saltado la noticia?

2009 JF1 fue descubierto el 4 de mayo de 2009, cuando estuvo mucho más cerca de nosotros que este año; casi 6 veces más próximo de lo que pasará ahora. 

Posición de la Tierra y el asteroide el día de su descubrimiento, obtenido de cneos.jpl.nasa.gov/orbits/

Pero debido a su pequeño tamaño solo pudieron obtenerse observaciones del mismo durante ese día y el siguiente ya que enseguida continuó su camino alejándose y debilitándose su imagen. Con esos pocos datos de su posición se elaboró una órbita que tenía una ligera incertidumbre, y una probabilidad de impacto de solo 0.00026 (0.026%), pero ahora con nuevas observaciones en marzo pasado se ha afinado esa órbita y se ha verificado que mañana pasará a la enorme distancia de 28 millones de kilómetros.  

Situación mañana 6 de mayo de 2022. A partir de  cneos.jpl.nasa.gov/orbits/

En cualquier caso, su órbita tiene uno de los nodos situado muy cerca de la órbita de la Tierra, y es posible que alguna vez (dentro de muchos siglos) realmente se encuentren los dos astros en ese cruce de caminos a principios de mayo, que es cuando la Tierra pasa por ahí. Pero con esas características ya  hay muchos.

Los nodos son los dos puntos en que la órbita del asteroide atraviesan el plano orbital de la Tierra, y los únicos lugares donde pueden impactar, y solamente si uno de esos nodos está muy próximo a la propia órbita de nuestro planeta (explicación más detallada en este enlace). 

2009 JF1 tarda aproximadamente 2.6 años en recorrer su órbita, y por ello solo cada 13 años se encuentra cerca de la Tierra, cuando ha completado 5 vueltas (13=5x2.6). En el siguiente gráfico se recogen las posiciones del asteroide cada año desde 2009, el 6 de mayo; cuando la Tierra está cerca del nodo, y por tanto cuando podría pasar cerca del asteroide. 

Se aprecia que efectivamente, desde su descubrimiento en ese año 2009 no se han vuelto a acercar hasta este año, y no demasiado. Por ello no ha podido ser observado en todos estos años y se ha mantenido la pequeña incertidumbre hasta hace 2 meses.

Podemos comprobar en el listado de la rigurosa página spaceweather.com que nuestro protagonista no aparece entre los asteroides que se acercarán a la Tierra, ni el día 6 de mayo ni ningún otro día, porque la distancia a la que pasará (72.9 diámetros lunares) es mucho mayor que la de los 48 asteroides conocidos que se acercarán desde finales de abril a finales de junio.

Además el tamaño de 2009 JF1 es de solo 13 metros, con lo que aun suponiendo que cayera mañana, se desintegraría en la atmósfera y la única precaución a tomar es no quedarse mirando detrás de una ventana, no sea que la onda expansiva rompa los cristales y te haga algún corte, que es el mayor daño que produjo en Celyabinsk el último de los objetos de ese tamaño que han caído.

Recogiendo cristales cuya rotura fue producida por la caída de un pequeño asteroide en 2013 en Celyabinsk que ocasionaron casi 1500 heridos

Como conclusión, y como en estos casos se suelen hablar de porcentajes y hacer comparaciones, y no sé por qué, es frecuente relacionar la lotería con los asteroides, hay que decir que la probabilidad de que mañana te caiga encima 2009 JF1 es igual a "que te toque el gordo de la lotería,… un día que no hay sorteo".

Es decir, probabilidad CERO. 

Espero que tengas un tranquilo comienzo de fin de semana.

Lucy y los asteroides troyanos

Continuando con el tema del post anterior que recogía la visita de un ingenio espacial a puntos de equilibrio gravitatorio, hoy es el turno de la sonda Lucy, lanzada el pasado mes de octubre y cuyo objetivo es visitar 6 asteroides (dos de ellos binarios) y 5 de los cuales son muy especiales no solo porque parecen ser de diferentes tipos y procedencia sino por su ubicación también en torno a dos puntos de equilibrio gravitatorio a causa de lo cual se les llama troyanos.

Lanzamiento de Lucy y recreación de su llegada a uno de los asteroides binarios (NASA)

Se trata de unos asteroides que se encuentran en la misma órbita de Júpiter, moviéndose casi al unísono con el quinto planeta, aproximadamente 60º por delante y por detrás de él en las cercanías de los denominados puntos de Lagrange L4 y L5, lugares de estabilidad gravitatoria de manera que un objeto o astro pequeño que se ubiqué allí, permanecerá en ese mismo lugar debido a la atracción gravitatoria conjunta del Sol y el planeta. A diferencia de los otros 3 puntos de Lagrange, de los que trata el post anterior, en este caso si por cualquier otra interacción se desplazase de ese punto, nunca se alejará demasiado y quedará en sus inmediaciones circunvalando dicho punto

Situación de los puntos de Lagrange L4 y L5, en cuyos alrededores se encuentran los asteroides troyanos.

En 1906 el astrónomo alemán Max Wolf descubrió el primero de ellos. Era el asteroide nº 588 y se movía muy lento, más que ningún otro asteroide conocido, por lo que en aquel momento era el más lejano; y cuando se calculó su órbita se comprobó que estaba a la misma distancia del Sol que Júpiter y se movía 60º por delante de él, formando los tres astros un triángulo equilátero, en el mencionado punto L4. Se le llamó Aquiles, un nombre masculino como correspondía por tradición a los asteroides de órbita extraña o fuera del cinturón principal (el primero fue el 433 al que se le había llamado Eros porque se salía del cinturón de asteroides, en ese caso por dentro)

Aunque la situación pudiera parecer sorprendente, compartiendo órbita con Júpiter, ya un siglo antes Lagrange había calculado esos puntos como lugares de estabilidad gravitatoria

El mismo año del descubrimiento de Aquiles se encontró otro asteroide que se movía también en una órbita muy similar a la de Júpiter pero 60º por detrás (en L5) al que se le llamó Patroclo, el amigo de Aquiles en la guerra de Troya.

Representación de Aquiles y Patroclo, sobre los que hay una curiosa controversia (aunque no venga a cuento) respecto a que si eran amigos o amantes. Como en la Iliada solo hay indicios de una u otra situación, no creo que tenga sentido el debate porque son personajes imaginarios.

En los años siguientes se descubrieron otros dos asteroides situados en lugares próximos a Aquiles, que fueron nombrados Héctor (del bando troyano) y Néstor (del bando griego de Aquiles y Patroclo). Actualmente se conocen muchos más y se piensa que quizás pudiera haber cerca de un millón, tantos como en el cinturón principal entre Marte y Júpiter, siendo los que preceden a Júpiter (en L4) casi el triple que los que le siguen. (En L5)

Para los mayores, a los que se les ha dado nombre propio, se han elegido personajes de la guerra de Troya, de donde les viene el nombre genérico: los que están en las proximidades de L4 se designan con nombres de personajes griegos que participaron en aquella guerra, mientras que los que están en L5 con personajes troyanos. Patroclo y Héctor nombrados previamente a establecerse este criterio suponen las únicas excepciones de infiltrados, y casualmente en el relato de la Iliada los cuerpos de ambos personajes quedaron en el bando contrario después de morir.

La entrada del caballo a Troya (G. D. Tiepolo). Los personajes de la guerra de Troya, al igual que los de muchos otros relatos de la Grecia clásica, han servido para nombrar numerosos astros.

En cuanto al origen de los asteroides troyanos de Júpiter, según unos recientes estudios sobre la densidad de Patroclo y otro asteroide satélite suyo, parece ser que no son rocosos como los del cinturón principal, sino núcleos cometarios de hielo procedentes del cinturón de Kuiper que han quedado capturados en los puntos de Lagrange, y se especula con que éste sea el origen de todos o la mayoría de los troyanos de Júpiter. Lucy ayudará a saberlo.

- La configuración troyana en los puntos L4 y L5 no es exclusiva del sistema Sol-Júpiter, y desde hace unos años se conocen otros casos, entre los que se pueden citar:

- Dos satélites de Saturno tienen troyanos: Los también satélites Calipso y Telesto giran en la órbita de Tetis en sus puntos L4 y L5, y en esos mismos puntos de la órbita de Dione se encuentran el satélite Helene y Polydeuces (o Polux)

Montaje con las imágenes de Saturno, Tetis, Calipso y Telesto

- Marte tiene varios, siendo 5261 Eureka el más destacado.

- También en la órbita de Urano se han descubierto varios troyanos: 2001 QR322,  2011 QF99,..

- También la Tierra tiene al menos un troyano: 2010 TK7  

Si curiosa es la norma utilizada en el nombramiento de los troyanos de Júpiter y las excepciones casuales de Patroclo y Héctor, no lo es menos otra circunstancia, también totalmente casual, que se da considerando los últimos descubrimientos; y es que el primer astro diferente de Júpiter al que se le descubrieron troyanos es Tetis, que en la Iliada era precisamente la madre de Aquiles, el primer troyano descubierto. Esto es también una pura casualidad ya que Tetis fue nombrado mucho antes de descubrirse Aquiles, y éste fue nombrado mucho antes de descubrirse los “troyanos” de Tetis.

Tetis entrega a su hijo Aquiles una armadura

Lo que no es casualidad es el nombre de Helene, que se refiere a la famosa Helena de Troya. Este satélite fue nombrado a proposito cuando ya se había comprobado que se trataba de un troyano (situado en L4 de Dione), y no rompe la norma de los nombres masculinos-femeninos porque se refiere solo a los asteroides. De esta manera pudo utilizarse ese personaje para nombrar un astro troyano.

Volviendo a la misión Lucy, es curioso constatar su recorrido: tras el lanzamiento volverá a aproximarse en dos ocasiones a la Tierra para ganar energía en sendas asistencias gravitatorias y se dirigirá luego hacia L4, acercándose durante el camino al asteroide del cinturón principal Donaldjohanson. Después visitará a los griegos Eurybates, Polymele, Leucus y Orus durante 2027 y 2028, volverá luego a la órbita terrestre y en 2033 se dirigirá a L5 para visitar a Patroclo

Recorrido de Lucy en su visita a  los asteroides troyanos. Las diversas posiciones de Júpiter corresponden a la situación del planeta cuando Lucy llega a cada uno de ellos.

A pesar de que los dos grupos de asteroides están separados por 120º, debido al intervalo de 5 años entre las dos visitas, Patroclo ocupará, cuando sea visitado, la misma zona en que estaban antes los otros, y en ambos viajes Lucy se dirigirá a la misma zona. Es imposible, pero si pudiera quedarse allí esperando, se ahorraría mucho camino.

 

ORBITAS TROYANAS EN FORMA DE GOTA

Aunque se dice en general que estos asteroides troyanos están en los puntos L4 y L5, lógicamente no pueden estar todos apelotonados situados exactamente en esos puntos, sino que oscilan en torno a ellos siguiendo unas trayectorias relativas en forma de gota o de lágrima como las de la siguiente figura, aunque con diversa amplitud y tamaño:

A diferencia de los puntos L1, L2 y L3 que aparecieron en el artículo anterior, L4 y L5 son estables y aunque un asteroide aparezca separado de uno de esos puntos, trazará trayectorias en torno a él, en principio sin alejarse definitivamente.

Hay que insistir en que estas trayectorias, que tienen forma de gota o de lágrima, son relativas a la posición de Júpiter parando el movimiento del planeta alrededor del Sol, y que en realidad cada asteroide troyano tiene su órbita elíptica habitual en torno al Sol, que va modificándose ligeramente por la influencia gravitatoria del planeta. Estas modificaciones van trazando la trayectoria de gota.

Las flechas azules en las dos trayectorias de gota no indican la dirección del asteroide alrededor del Sol, sino la evolución de su órbita y posición respecto a Júpiter y al punto de Lagrange.

 ¿Por qué realizan esos extraños recorridos?

Si un asteroide está en las proximidades de L4 se mueve delante de Júpiter. Si a causa de una interacción gravitatoria pasara a una órbita ligeramente exterior (posición A) o simplemente partiendo de esta posición inicial, al estar más alejado del Sol que Júpiter se moverá más despacio por lo que poco a poco se irá acercando al planeta hasta la posición B. Allí Júpiter lo atrae con lo que lo frena y le hace caer a una órbita más interior que es más rápida y por ello paradógicamente se volverá a alejar de Júpiter pasando al punto C junto a L4. Pero una vez sobrepasado L4 (donde con un ángulo de 60º habría estabilidad gravitatoria) la atracción conjunta de Júpiter y el Sol (cuya resultante está dirigida a un lugar entre el centro de masas y el Sol) le hace ir aumentando su distancia al Sol (al atraerlo lo acelera y saca hacia afuera) de manera que al pasar por D y alejarse más que la órbita de Júpiter, vuelve a moverse más lento que éste y llega nuevamente al punto A, completando la trayectoria de gota y repitiéndose el proceso que puede durar unos 150 o 200 años, según la posición de partida o el tamaño de “la gota”

De manera similar ocurre con un asteroide cercano a L5, que se encuentre por ejemplo en el punto E: se acerca por detrás a Júpiter, éste lo acelera en F haciéndolo salir a una órbita más externa que será más lenta y lo hará pasar por G y H hasta completar el recorrido en E (De G a E al recibir un impulso gravitatorio hacia un punto situado entre el Sol y el centro de masas es frenado y cae hacia dentro)

Analizada en detalle la situación es más compleja:

Estas trayectorias de gota son solo una primera aproximación sin entrar en detalle. En realidad las órbitas de los troyanos difieren de la de Júpiter, tanto en su excentricidad como en la posición de los nodos o inclinación del plano orbital. El semieje mayor (el tamaño de la órbita) ya se ha visto que va cambiando, siendo inferior al de Júpiter durante un largo periodo (de B a D pasando por C) y luego es mayor (de D a B pasando por A), todo ello si está en las cercanías de L4.

Teniendo en cuenta estas órbitas, durante los casi 12 años que tardan en completarlas, la posición respecto a Júpiter también va cambiando; y dejando al planeta en una posición fija, el asteroide trazará un bucle:

En el siguiente ejemplo un asteroide cercano a L4 estaría en el punto 1, siendo el semieje mayor del asteroide (el tamaño de su órbita)  algo más grande que el de Júpiter y por ello será algo más lento, completando su vuelta después que Júpiter:

En 1 está cerca del afelio, por fuera de la órbita joviana. De 1 a 2 va más lento y por eso en la órbita relativa se mueve hacia atrás. De 2 a 3 atraviesa la órbita de Júpiter y se vuelve más rápido que el planeta: en la representación relativa cambia de sentido y atraviesa la órbita. En los alrededores de 3 alcanza su máxima velocidad al pasar por su perihelio, mayor que la del planeta y así en la representación relativa realiza un bucle. En 4 atraviesa la órbita hacia fuera y a partir de ahí volverá a moverse más lento. En 5 Júpiter ha completado su órbita pero el asteroide no, acabando el bucle más atrás que al comienzo, más cerca de Júpiter.

Se han representado de color amarillo y azul los siguientes bucles, cada uno de ellos de casi 12 años, y son consecuencia de la excentricidad de la órbita del troyano.

Cada uno de estos bucles comienza más cerca de Júpiter, hasta que se aproximan suficientemente, Júpiter le reduce la órbita, y se vuelve más rápido que el propio planeta, volviendo a separarse.

Lógicamente en un momento el tamaño de las órbitas y por tanto el periodo serán similares.

Una vez que el asteroide se va separando de Júpiter por ir más rápido, se produce la siguiente situación, razonando de manera similar al caso anterior:

Y cuando ya se ha alejado lo suficiente vuelve a salir a una órbita más externa como se dijo, y se completa el itinerario con forma de gota, que en realidad está formada por unos cuantos bucles.

Conviene recalcar que mientras que la trayectoria de gota es debido a las interacciones gravitatorias y como consecuencia las modificaciones de las órbitas de los asteroides, las que tienen forma de lazo se deben únicamente a posiciones geométricas derivadas de la segunda ley de Kepler.

Conociendo al enemigo

 Este post es la continuación de Impactos cósmicos 3, concretamente su habitual anexo "para saber más", que tras quedar pendiente de escribir en su momento, finalmente he decidido ponerlo aparte.

- Los asteroides más peligrosos ... pero no tanto

Se conocen más de 3000 cometas y casi un millón de asteroides, pero seguro que hay muchos más. La inmensa mayoría de los asteroides se encuentran en el cinturón principal entre las órbitas de Marte y Júpiter, o compartiendo órbita con Júpiter (los llamados troyanos de los que espero hablar próximamente), y por eso nunca se acercan y no son peligrosos.

Pero hay un grupo, de los que se conocen unos 20000, que sí se aproximan relativamente a la Tierra, a menos de 0.3 ua (o dicho de otra manera, a 1.3 u.a al Sol): los denominados NEO (Objeto cercano a la Tierra) y se dividen en 3 grupos que cada uno toma el nombre un asteroide concreto con similares características:

Aten: cuyo radio orbital medio es inferior al terrestre (1 ua) pero tienen un afelio mayor que el perihelio terrestre, por lo que aunque normalmente están dentro de la órbita de la Tierra pueden atravesarla en algún momento.

 Apolo: con un radio orbital medio mayor que el terrestre, tienen un perihelio menor que el afelio terrestre, con lo que habitualmente estarán por fuera de la órbita de la Tierra, pero pueden meterse dentro de la misma. En general son los más peligrosos.

Amor: cuyo radio orbital medio está entre las órbitas de la Tierra y Marte y cuyo perihelio es mayor que el afelio terrestre y menor que 1.3 ua.  Se mantienen por fuera de la órbita de la Tierra, por lo que en principio no son peligrosos, aunque podrían acercarse a Marte y modificar sus parámetros orbitales. 

La inmensa mayoría de los NEO no representan un peligro real, y el margen de 0.3 u.a. puede parecer demasiado amplio, pero son controlados por si pudiera modificarse su órbita y acercarse más. Dentro de los ellos, están los asteroides potencialmente peligrosos PHA que actualmente ya se acercan a menos de 0.05 ua y tienen magnitud igual o menor que 22 (una forma de estimar su tamaño, que no sean meteoroides) son unos 800, y por supuesto se controlan de manera más estrecha y la inmensa mayoría están bien monitoreados.

El más grande de los NEO (Ganímedes) mide 31 km. Curiosamente le dieron el mismo nombre que al más grande de los satélites del Sistema Solar.

- Aunque parezca que las órbitas se cruzan, no hay peligro

Si observamos un gráfico en planta de las órbitas de la Tierra y un asteroide Apolo veremos que dichas órbitas se cruzan y lo mismo ocurre con muchos Aten. Podría pensarse que hay un peligro real de impacto si ambos astros se encuentran en el cruce de las órbitas. Pero en realidad en 3 dimensiones esto no ocurre.

Solo en el caso muy concreto de que uno de los nodos de la órbita del asteroide coincida casi exactamente (teniendo en cuenta los minúsculos tamaños de los astros comparados con sus órbitas) con la órbita terrestre podrían impactar.

Aunque en la representación en planta pudiera parecer que el asteroide de órbita verde es más peligroso, en realidad no es así porque sus nodos están relativamente lejos de la órbita terrestre

Aún en ese caso es muy improbable que en un paso concreto se produzca el impacto porque requeriría que el asteroide pasase por el nodo justo en la fecha y en los 7 minutos en concreto en que la Tierra pasa por ahí, siendo la probabilidad de que esto ocurra del orden de 1 entre 100000.

- Los que menos se alejan son compañeros seguros 

Dentro de los NEO existe un reducido grupo de asteroides muy especiales: Los coorbitales terrestres, que tienen una órbita muy similar a nuestro planeta y especialmente los que se suelen denominar "Asteroides Arjuna": El semieje mayor de su órbita está muy cercano a una unidad astronómica, por lo que su periodo es aproximadamente de un año, la excentricidad orbital es pequeña, así como su inclinación

Como siguen casi el mismo camino que la Tierra pero a una velocidad ligeramente diferente cabría pensar que se irían acercando poco a poco a nuestro planeta hasta que impactasen sin remedio. Pero curiosamente cuando se han acercado lo suficiente, la atracción gravitatoria terrestre les hace cambiar de órbita y se alejan. Pero esa misma atracción hace que nunca se alejen demasiado. Es el caso, por ejemplo, de 216 HO3 sobre el cual escribí recientemente. 

Por ello se da la paradoja de que los asteroides que siempre están cerca no son peligrosos porque se acercan por delante o por detrás poco a poco, interactúan suavemente modificando la órbita, y no chocan de manera brusca.

Órbita de uno de estos asteroides Arjuna y su movimiento relativo respecto a la Tierra. Se explica en el mencionado artículo.

- Efecto Yarkowsky: una curiosa circunstancia que nos salvó.

A la hora de calcular órbitas y posiciones de los asteroides NEO para controlar su situación, no solo hay que tener en cuenta los efectos de la atracción gravitatoria del Sol y otros astros a los que se pueda acercar, sino que también hay que contar con un extraño efecto que afecta a los asteroides pequeños, de forma irregular y diferente albedo (terreno más claro u oscuro) en distintos lugares de su superficie.

La diferente absorción de la radiación solar en las distintas zonas del asteroide modifica su periodo de rotación y como consecuencia también su órbita.

Según la posición de la zona oscura, la rotación se acelerará o se frenará porque el asteroide se calienta de manera no uniforme en la cara donde es de día, ya que las zonas oscuras absorben más radiación y luego esto tiene una curiosa influencia en la rotación como se representa en el siguiente gráfico:

Dos asteroides con la misma forma que tengan una zona oscura en diferente lugar. Cuando en la zona oscura es de día (en la posición A de ambos gráficos), ésta se calienta más que el resto. Luego, cuando allí se hace de noche (B), ese calor es expulsado al espacio y actúa como pequeños jets que producen una fuerza de reacción (flecha azul) que en el caso del asteroide del recuadro de la izquierda va en el sentido de la rotación y se acelera ésta, y en el del gráfico de la derecha va en sentido contrario y la frenará.

En el gráfico se ha representado un ejemplo extremo, y en general el efecto final puede ser el resultado de lo que ocurre en pequeñas zonas situadas en diferentes lugares de la superficie. Si el asteroide es aproximadamente esférico y su superficie tiene una tonalidad uniforme, estos efectos se compensan y el periodo de rotación no cambia.

Como normalmente no se conocen en detalle las características que originan el efecto Yarkowski en cada asteroide, el cálculo es complejo y hay que partir de las pequeñas modificaciones previas producidas en la órbita. Esto, que en principio añade incertidumbre ante un posible impacto, parece que nos ha solucionado la intriga de Apophis, el asteroide más peligroso actualmente, que los cálculos iniciales daban un posible impacto el 13-4-2036, pero gracias a la desviación por el efecto Yarkowsky se ha descartado.